DE320022C

DE320022C - Relieved rotary valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE320022C
Application number: DE1912320022D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1912-11-06
Filing date: 1912-11-06
Publication date: 1920-04-09

Description

Entlasteter Drehschieber für Verbrennungskraftmaschinen. Die Erfindung betrifft einen entlasteten Drehschieber für Verbrennungskraftmaschinen, dessen Umdrehzahl weniger als die Hälfte der Kurbehvellenumdrehzahl beträgt und bei dem die äußeren Ein- und Auslaßschlitze nebeneinander und die mit den Arbeitszylindern in Verbindung stehenden inneren Ein- und Auslaßschlitze einander diametral gegenüberliegend im Schiebergehäuse angeordnet sind.Relieved rotary valve for internal combustion engines. The invention relates to a relieved rotary valve for internal combustion engines, the speed of which is less than half the crank shaft speed and at which the outer Inlet and outlet slots next to each other and those with the working cylinders in connection standing inner inlet and outlet slots diametrically opposite each other in the Valve housings are arranged.

Gemäß der Erfindung ist der Drehschieber finit mehreren untereinander in Verbindung stehenden radialen Kanälen versehen, die zu den Schlitzen im Schiebergehäuse so angeordnet sind, daß die Frischgase durch einen einzigen langen Schlitz im Schiebergehäuse in den wassergekühlten Drehschieber eintreten und aus diesem gleichzeitig durch zwei oder mehrere kürzere Schlitze in die Zylinder gelangen, während der Auspuff in umgekehrter Reihenfolge durch die kurzen Schlitze, die Drehschieberkanäle und den langen Schlitz erfolgt, wodurch ein großer Durchtrittsquerschnitt bei kleinem Durchmesser des Drehschiebers erreicht wird.According to the invention, the rotary valve is finitely several among each other provided communicating radial channels leading to the slots in the valve body are arranged so that the fresh gases through a single long slot in the valve body enter and exit the water-cooled rotary valve at the same time two or more shorter slots in the cylinders get through the exhaust in reverse order through the short slots, the rotary valve channels and the long slot takes place, creating a large passage cross-section with a small one Diameter of the rotary valve is reached.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. r eine Schnittansicht einer stehenden Vierzylinder-Verbrennungskraftmaschine, die mit einem Drehschieber gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach 1-i der Fig. i, Fig. 3 ein Querschnitt, der eine andere Anordnung des Drehschiebers veranschaulicht. Fig. ¢ und 5 zeigen entsprechende Querschnitte bei anderen Ausführungsformen des Drehschiebers. Fig. d ist ein senkrechter Schnitt durch das Schiebergehäuse eines Zweizylindermotors bei herausgenommenem Schieber und zeigt die Anordnung der mit den Arbeitszylindern und den äußeren Ein- und Auslaßrohren in Verbindung stehenden Kanäle. Fig. 7 bis 9 zeigen ähnliche Ansichten wie Fig.2 bis und veranschaulichen die Stellung des Drehschiebers während des Auspuffhubes des .Totors.Some exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing, namely Fig. r shows a sectional view of an upright four-cylinder internal combustion engine, which is equipped with a rotary valve according to the invention. Fig. 2 is a Cross section according to 1-i of Fig. I, Fig. 3 is a cross section showing a different arrangement of the rotary valve illustrated. FIGS. 1 and 5 show corresponding cross sections in other embodiments of the rotary valve. Figure d is a vertical section through the valve housing of a two-cylinder engine with the valve removed and shows the arrangement of the working cylinders and the outer inlet and outlet pipes related channels. FIGS. 7 to 9 show views similar to FIG. 2 to and illustrate the position of the rotary valve during the exhaust stroke of the .tor.

A sind die Zylinder, die mit Kanälen A'>' .für die Aufnahme von Zündkerzen oder Brennstoffeinspritzventilen versehen sind. .3X sind Wassermäntel, welche die Zylinder umgeben. A° ist das Gehäuse, in dem der zylindrische Drehschieber B angeordnet ist.A are the cylinders with ducts A '>'. For receiving spark plugs or fuel injectors are provided. .3X are water jackets that match the Cylinder surrounded. A ° is the housing in which the cylindrical rotary valve B is arranged is.

In den Fig. z, 2 und 3 ist der Drehschieber B quer zu den Achsen der Arbeitszylinder und in einem Stück im Gehäuse A° angeordnet. Das Gehäuse erstreckt sich in den Fig. 1,:2 und 6 horizontal über die Verbrennungskammern der Zylinder und in Fig. 3 horizontal längs einer Seite der Zylinder. Der Drehschieber B ist mit vier Sätzen Schlitzen versehen, einem Satz für jeden Zylinder. Jeder Satz enthält vier Kanäle bi, b°, b3, b¢, die sich quer durch den Drehschieber hindurch erstrecken. d, a= und a3, a4 sind zwei Paare Schlitze im Gehäuse, und zwar sind &, a2 die inneren, mit dem Arbeitszylinder in Verbindung stehenden, a3, a- die mit den äußeren Ein- und Auslaßkanälen in Verbindung stehenden Schlitze. Die Kanäle b1, b=, b3, b4 im Drehschieber wirken mit den Schlitzen a1, a2, a3, 0 zusammen. Die Schlitzsätze im Drehschieber sind in verschiedenen Winkellagen zueinander angeordnet, um die richtige Einstellung des Einlasses und Auspuffs bei den verschiedenen Zylindern zu ermöglichen. Die Schlitze a1, a2 sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet und stehen durch Kanäle alx, a2x mit den Arbeitszylindern in Verbindung. Diese Schlitze geben an jeder Seite des Schiebers gleiche Flächen frei, so daß, wenn eine Explosion im Zylinder stattfindet, die auf den Schieber wirkenden Kräfte ausgeglichen werden. Die Schlitze a$, a4 liegen nebeneinander und mehr oder weniger im rechten Winkel zu der durch die Schlitze a1, ca2 gehenden Ebene.In Figs. Z, 2 and 3, the rotary valve B is arranged transversely to the axes of the working cylinder and in one piece in the housing A °. The housing extends horizontally over the combustion chambers of the cylinders in FIGS. 1, 2 and 6 and horizontally along one side of the cylinders in FIG. 3. The rotary valve B is provided with four sets of slots, one set for each cylinder. Each set contains four channels bi, b °, b3, b ¢, which extend transversely through the rotary valve. d, a = and a3, a4 are two pairs of slots in the housing, namely &, a2 are the inner, with the working cylinder in communication, a3, a- are the slots in communication with the outer inlet and outlet channels. The channels b1, b =, b3, b4 in the rotary valve interact with the slots a1, a2, a3, 0 . The slot sets in the rotary valve are arranged at different angles to each other in order to enable the correct adjustment of the intake and exhaust for the various cylinders. The slots a1, a2 are arranged diametrically opposite one another and are connected to the working cylinders through channels alx, a2x. These slots expose equal areas on each side of the slide so that if an explosion occurs in the cylinder, the forces acting on the slide are balanced. The slots a $, a4 lie next to each other and more or less at right angles to the plane passing through the slots a1, ca2.

In Fig i und 2 stehen die Kanäle 0', a2x in getrennter Verbindung mit dem Zylinder, aber in Fig. 3 sind sie durch eine beiden Kanälen gemeinsame Öffnung a° mit ihm verbunden. Die Schlitze a', a4 stehen durch die Kanäle asx, Ox mit den Ein- und Auslaßrohren As, A4 in Verbindung (Fig. :2).In Fig. I and 2, the channels 0 ', a2x are in separate connection with the cylinder, but in Fig. 3 they are common to both channels opening a ° associated with him. The slots a ', a4 stand through the channels asx, Ox with the Inlet and outlet pipes As, A4 in connection (Fig.: 2).

b5 sind Längskanäle oder Aussparungen im Drehschieber für den Kreislauf des Kühlwassers (Fig. i). An den Enden des Gehäuses sind Stopfbüchsen be vorgesehen, die die Enden des Rohres b' aufnehmen, das einen Teil der Zylinderkühlleitung bildet. Am Schieber können Dichtungsringe h111 in Abständen zwischen den verschiedenen Zylindern vorgesehen werden, um einen gasdichten Abschluß -des Schiebers in seinem Gehäuse zu erreichen. Bei dem dargestellten Beispiel wird dem Drehschieber eine fortlaufende Drehbewegung durch ein Schneckenrad b8 erteilt, das auf seinem Ende aufgekeilt ist und in Eingriff mit einer Schnecke steht, die an einer von der Kurbelwelle der Maschine durch ein geeignetes Getriebe angetriebenen Welle b9 sitzt.b5 are longitudinal channels or recesses in the rotary valve for the circuit of the cooling water (Fig. i). Stuffing boxes are provided at the ends of the housing, which receive the ends of the tube b 'which forms part of the cylinder cooling line. Sealing rings h111 can be found on the slide at intervals between the various cylinders be provided to a gas-tight seal -the slide in its housing to reach. In the example shown, the rotary valve is a continuous Rotational movement given by a worm wheel b8 keyed on its end and engages a worm gear mounted on one of the crankshaft of the engine seated by a suitable gear driven shaft b9.

In der Stellung, in der der Schieber und der Kolben in Fig. 2 und 3 dargestellt sind, ist der Kolben im Begriff, seinen abwärts gerichteten Arbeitshub auszuführen, und der Schieber hat das Schlitzpaar a1, a2, das mit dem Zylinder in Verbindung steht, und das Schlitzpaar a3, a4, das mit den Ein- und Auslaßrohren in Verbindung steht, vollständig geschlossen. Der Schieber dreht sich in der durch einen Pfeil angedeuteten Uhrzeigerrichtung. Wenn der Kolben das Ende seines Arbeitshubes vollständig oder annähernd erreicht hat, hat sich der Schieber in die Stellung nach Fig. 7 gedreht., so daß der Kanal b4 mit dem Auspuffschlitz a.4 und die Kanäle b1, b3 mit den Zylinderschlitzen ä2,& in Verbindung gekommen sind, während der Kanal b2 geschlossen bleibt. Der Kolben kann also die Auspuffgase durch die mit den Schlitzen d, d2 zusammenfallenden Teile der Öffnungen der Kanäle b1, b3 ins Innere des Drehschiebers und aus diesem durch den Schlitz b4, der auf der ganzen Länge mit dem Auspuffschlitz a4 zusammenfällt, ins Auspuffrohr treiben. Da der durch den Schieber gehende Gasstrom in mehrere Teile zerlegt wird, braucht die Länge -der Schlitze dl, a= nur einen Bruchteil, z. B. die Hälfte von der Länge der äußeren Schlitze a$, a4 zu betragen, um gleiche Durchtrittsquerschnitte zu erhalten. Die Länge der äußeren Schlitze a3, ex4 ist hierbei nicht durch den Durchmesser der Arbeitszylinder begrenzt (vgl. Fig. 6). Auf diese Weise wird ein großer Durchtrittsquerschnitt bei kleinem Durchmesser des Drehschiebers erreicht.In the position in which the slide and the piston are shown in Figs. 2 and 3, the piston is about to perform its downward working stroke, and the slide has the pair of slots a1, a2, which is in communication with the cylinder, and the pair of slits a3, a4, which is in communication with the inlet and outlet pipes, is completely closed. The slide rotates in the clockwise direction indicated by an arrow. When the piston has completely or almost reached the end of its working stroke, the slide has turned into the position according to FIG. 7, so that the channel b4 with the exhaust port a.4 and the channels b1, b3 with the cylinder slots ä2, & have come into connection while channel b2 remains closed. The piston can therefore drive the exhaust gases through the parts of the openings of the channels b1, b3 that coincide with the slots d, d2 into the interior of the rotary valve and from this through the slot b4, which coincides over the entire length with the exhaust slot a4, into the exhaust pipe. Since the gas flow passing through the slide is divided into several parts, the length of the slots dl, a = only needs a fraction, e.g. B. to be half of the length of the outer slots a $, a4 in order to obtain the same passage cross-sections. The length of the outer slots a3, ex4 is not limited by the diameter of the working cylinder (see FIG. 6). In this way, a large passage cross section is achieved with a small diameter of the rotary valve.

Beim nächsten Niedergange oder Saug= hube des Kolbens bringt der Drehschieber den Kanal b4 dem Einlaßschlitz a3 gegenüber, während die Kanäle b1, b9 mit den Zylinderschlitzen a2, a1 in Verbindung bleiben und der Kanal b2 geschlossen bleibt. Die Brennstoffladung kann also vom Einlaßschlitz a3 durch die Zylinderschlitze a1, a= in den Zylinder eintreten. Auch hierbei ist der Durchtrittsquerschnitt groß. Wenn der .Kolben das Ende seines Saughubes vollständig oder annähernd erreicht hat, so sind alle Kanäle im Schieber in eine solche Lage gekommen,- daß sie durch das Gehäuse geschlossen sind, so daß beim Rückgange des Kolbens die Ladung innerhalb des Zylinders verdichtet wird, die dann entzündet wird und einen weiteren Arbeitshub des Kolbens bewirkt. Diese Arbeitsvorgänge wiederholen sich beständig. Der Schieber dreht sich während jedes Arbeitszyklus um einen Winkel von 9o11, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die ein Achtel derjenigen der Kurbelwelle beträgt.The rotary valve brings the piston to the next downstroke or suction stroke the channel b4 opposite the inlet slot a3, while the channels b1, b9 with the cylinder slots a2, a1 stay connected and the channel b2 remains closed. The fuel load can therefore from the inlet slot a3 through the cylinder slots a1, a = into the cylinder enter. Here, too, the passage cross-section is large. When the piston Has reached the end of its suction stroke completely or approximately, so are all channels come in such a position in the slide - that it is closed by the housing so that when the piston retracts, the charge within the cylinder is compressed which is then ignited and causes another working stroke of the piston. These operations are repeated over and over again. The slide rotates during each duty cycle through an angle of 9o11 at a speed which is one eighth of that of the crankshaft.

In der obigen Beschreibung ist die Tätigkeit des Drehschiebers in Verbindung mit nur einem Zylinder beschrieben worden. Selbstverständlich findet ein ähnlicher Arbeitszyklus bei jedem der anderen Zylinder statt. Die bezüglichen Winkellagen der verschiedenen Schlitzsätze im Schieber sind so gewählt, daß eine richtige Aufeinanderfolge der Arbeiten in den verschiedenen Zylindern erfolgt.In the above description, the action of the rotary valve is in Connection with only one cylinder has been described. Of course it finds a similar duty cycle takes place on each of the other cylinders. The related Angular positions of the various sets of slots in the slide are chosen so that one correct sequence of work in the various cylinders is carried out.

Anstatt den Drehschieber und sein Gehäuse quer zur Achse des Zylinders anzuordnen, wie oben beschrieben, so daß nur ein Drehschieber zum Regeln aller Zylinder dient, kann auch jeder Zylinder mit einem besonderen Drehschieber versehen sein. In diesem Falle kann der Drehschieber mit seiner Achse senkrecht neben oder über dem Zylinder angeordnet werden.Instead of the rotary valve and its housing across the axis of the cylinder to be arranged as described above, so that only one rotary valve to regulate all cylinders serves, each cylinder can be provided with a special rotary valve. In this case, the rotary valve can with its axis perpendicular next to or above placed on the cylinder.

Wenn der Drehschieber. die in Fig. i dargestellte längliche Form besitzt, so braucht er nicht notwendigerweise aus einem einzigen Stück bestehen, sondern kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, von denen jeder einen Satz Schlitze besitzt, und die durch Verschrauben oder auf andere Weise miteinander verbunden sind. Eine solche Bauart ermöglicht auch eine gewisse Verstellung der verschiedenen Schlitzsätze gegeneinander und damit eine leichte Einstellung der Schlitze in die richtige Lage.When the rotary valve. has the elongated shape shown in Fig. i, so it does not necessarily have to consist of a single piece, but rather can be made up of several Parts to be composed, each of which is one Set has slots, and which by screwing or in some other way together are connected. Such a design also allows a certain adjustment of the different sets of slots against each other and thus an easy adjustment of the Slots in the right position.

Beim Beschreiben des Arbeitsganges des Drehschiebers nach den Fig. z bis 3 ist angenommen worden, daß jeder Schlitzsatz im Schieber aus vier Schlitzen besteht, was im allgemeinen vorteilhaft sein wird. Die Anzahl der Schlitze jedes Satzes kann jedoch beliebig sein, vorausgesetzt, daß die Schlitze immer in gleichen Abständen und in derselben oder annähernd derselben Querebene angeordnet sind. Ebenso können die Kanäle in anderer Weise als oben beschrieben angeordnet werden.When describing the operation of the rotary valve according to Fig. z through 3 it has been assumed that each set of slots in the slide consists of four slots exists, which will generally be beneficial. The number of slots each However, the set can be any, provided that the slots are always the same Distances and are arranged in the same or approximately the same transverse plane. as well the channels can be arranged in a different way than described above.

Bei einem Drehschieber mit vier oder mehr Schlitzen können die Ein- und Auslaßkanäle 0, a4 gegebenenfalls in größerem Ab-Stande angeordnet sein als bei den Schiebern nach Fig. r bis 3, wodurch eine größere Sitzfläche zwischen den Schlitzen erreicht wird. Eine derartige Anordnung ist in Fig. q. und 8 veranschaulicht. Der Schieber dreht sich hier mit derselben Geschwindigkeit, wie bei den oben erläuterten Beispielen, also mit 11$ der Kurbelwellengeschwindigkeit. In der Lage, in der der Schieber in Fig. q. dargestellt ist, sind die Ein- und Auslaßschlitze im Gehäuse geschlossen, und der Kolben befindet sich im abwärtsgerichteten Arbeitshube. Fig. 8 zeigt die Stellung des Schiebers beim Auspuffhub. Der Arbeitszyklus des Drehschiebers ist im übrigen hier der gleiche wie bei dem Beispiel nach Fig. a und 3.In the case of a rotary slide valve with four or more slots, the inlet and outlet channels 0, a4 can optionally be arranged at a greater distance than in the case of the slide valve according to FIGS. Such an arrangement is shown in FIG. and Fig. 8 illustrates. The slide rotates here at the same speed as in the examples explained above, i.e. at 11 $ the crankshaft speed. In the position in which the slide in Fig. Q. is shown, the inlet and outlet slots in the housing are closed, and the piston is in the downward working hood. Fig. 8 shows the position of the slide during the exhaust stroke. The working cycle of the rotary valve is otherwise the same here as in the example according to FIGS.

Fig. 5 und 9 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Drehschieber nur drei Schlitze und radial angeordnete Kanäle b1, b2, b3 besitzt. Seine Umlaufgeschwindigkeit beträgt hier nur ein Sechstel anstatt ein Achtel der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle, wie bei den anderen Ausführungsformen. In der Lage, in der der Schieber in Fig. 5 dargestellt ist, sind die Ein- und Auslaßschlitze im Gehäus@e geschlossen, und der Kolben befindet sich im abwärtsgerichteten Arbeitshube. Bei Vollendung des Arbeitshubes und während des aufwärtsgerichteten Auspuffhubes kommt der Schieber in die Stellung nach Fig. 9.5 and 9 show an embodiment in which the rotary valve has only three slots and radially arranged channels b1, b2, b3. Its speed of rotation is only one sixth instead of one eighth of the rotational speed of the crankshaft, as with the other embodiments. In the position in which the slide in Fig. 5 is shown, the inlet and outlet slots in the housing @ e are closed, and the piston is in the downward-facing working cylinder. On completion of the working stroke and during the upward exhaust stroke the slide comes into position according to FIG. 9.

Claims

PATENT CLAIM: Relieved rotary valve for internal combustion engines, the speed of which is less than half the crankshaft speed and in which the outer inlet and outlet slots are arranged next to one another and the inner inlet and outlet slots connected to the working cylinders are arranged diametrically opposite one another in the valve housing characterized in that the rotary valve (B) is provided with several interconnected radial channels (b1, b2, b3, b4) which are arranged to the slots in the valve housing so that the fresh lane through a single long slot (a3) in The valve body enter the water-cooled rotary valve and from there at the same time pass through two or more shorter slots (1l, ca =) into the cylinder (A). while the exhaust takes place in reverse order through the slots (a1, a2), the rotary valve channels and the slot (a4), whereby a large passage cross-section with a small 'diameter of the rotation. slide is reached.